某天，毛利侦探事务所接到了知名舞台剧女演员牧树里的委托。委托内容是牧树里收到怪盗基德预告信，信中指出怪盗基德将在舞台上夺取牧树里佩带的蓝宝石戒指“命运的宝石”。于是毛利小五郎接受保护宝石的工作，依据毛利小五郎的推理，基德将在演出的最后一天前来盗取这颗无价的宝石。在演出的最后一天，毛利小五郎、小兰和柯南受邀观赏舞台剧，在剧场里错综复杂的人群中，基德到底会假扮成谁出现在大家面前，在紧张的埋伏等候中，出现在大家面前的竟然是工藤新一，柯南一方面必须保护宝石，另一方面又不能拆穿基德假扮的工藤新一，因为拆穿基德就等于公开自己身体缩小的秘密。柯南只好盯紧假的工藤新一，一刻都不能松懈。就在舞台剧即将落幕之前，柯南发现假的工藤新一不见了，随即追上，但却在一片混乱之中让基德逃脱了。不过，“命运的宝石”终究是保护住了，牧树里为了表示感谢，邀请毛利侦探前往北海道函馆的别墅度假，同行的还有一同演出的其他演员。就在大家都搭上飞机前往函馆的机舱时，一幕精心设计的杀人剧就在大家面前上演了。柯南除了要防止基德再度混入人群中，又要解开发生在飞机上的密室杀人事件，到底柯南要怎么行动呢？

毛利兰的朋友富家千金铃木园子说铃木财团准备展出他们家珍藏的沙皇尼古拉二世家的宝物——回忆之卵，回忆之卵里收藏了沙皇尼古拉二世一家的珍贵照片，因此特别地珍贵。在得知这一消息后，专偷宝石的怪盗基德寄出了犯案预告函，声称要来夺取这价值连城的皇家艺术之宝。预告函上面用谜语的方式列明了他前来盗取宝物的时间。毛利兰的爸爸毛利小五郎是被誉为“沉睡的小五郎”的名侦探。于是，铃木园子找到毛利兰的爸爸毛利小五郎，希望他能来帮忙阻止怪盗基德犯案。活跃在毛利小五郎身后的江户川柯南随同毛利兰等人一起前来展出会馆。江户川柯南还遇到了大阪有名的高中生侦探服部平次，柯南、服部他们两个人决定一起联手解开怪盗基德的谜语，阻止怪盗基德犯案！